Mặt khác, để duy trì tính ổn định của hệ thống sản xuất thì việc bảo trì bảo dưỡng hệ thống máy móc là rất cần thiết để đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả, giảm thời gian dừng máy ng
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về điều độ sản xuất
2.1.1 Khái niệm về điều độ Điều độ (Scheduling) một thuật ngữ chuyên môn diễn tả quá trình bố trí, sắp xếp nhân lực và thiết bị máy móc theo một trình tự nhất định để đảm bảo vận hành sản xuất và dịch vụ theo một nhiệm vụ nhất định Là quá trình ra quyết định có vai trò rất quan trọng trong hầu hết các nghành công nghiệp sản xuất và dịch vụ Nó được sử dụng trong mua bán và sản xuất, trong vận chuyển và phân phối hàng hóa, trong xử lý thông tin và truyền thông Chức năng của điều độ trong một công ty là sử dụng các kỹ thuật toán học hay một số các phương pháp khác để phân phối các nguồn tài nguyên có hạn để xử lý công việc Một sự phân phối tài nguyên thích hợp sẽ cho phép công ty đưa ra được mục tiêu cố định và đạt được mục tiêu này Nguồn tài nguyên (resource) có thể là các máy móc trong phân xưởng, các đường băng trong sân bay, các công nhân ở công trường xây dựng hay các đơn vị xử lý trong môi trường tính toán… Các công việc (job) có thể là các sự vận hành trong công xưởng, các lần cất cánh hay đáp xuống tại sân bay, các giai đoạn trong một dự án xây dựng hay các chương trình máy tính được thi hành Mỗi nhiệm vụ có thể có một mức độ ưu tiên, một thời gian có thể bắt đầu sớm nhất, và một ngày tới hạn riêng biệt Các mục tiêu trong điều độ sản xuất có thể có nhiều dạng khác nhau, ví dụ như cực tiểu thời gian hoàn thành các công việc hay cực tiểu các công việc trễ hạn [3]
Chức năng điều độ trong một hệ thống sản xuất hay một tổ chức dịch vụ phải tương tác với nhiều chức năng khác nhau Các sự tương tác này thường là sự phụ thuộc vào hệ thống và về cơ bản mỗi sự tương tác có thể khác nhau Theo [11], điều độ là một lĩnh vực trong hệ thống kiểm soát sản xuất, trong đó các hoạt động được lập kế hoạch trước như kế hoạch sản xuất tổng hợp và mức tồn kho tổng hợp được dự kiến theo thang thời gian chi tiết
Việc phân bổ chi tiết công việc và vật tư cho các nguồn nhân lực và vật chất, con người và máy móc, diễn ra trong quá trình điều độ Điều độ dựa trên kế hoạch tổng hợp hoặc Lịch trình tổng thể, quy mô lô tối ưu được thiết lập và kiến thức về các nguồn lực sẵn có Người thực hiện công tác điều độ cố gắng tìm các lịch trình chi tiết tối ưu về thời hạn đáp ứng, độ hữu dụng máy móc cao, chi phí đơn vị thấp và các mục tiêu khả thi khác Những mục tiêu gần đúng này là cần thiết bởi vì khó để xác định được lợi nhuận dài hạn trong tình huống ngắn hạn khi mọi chi phí đều cố định Kết quả các của các hoạt động điều độ được phản hồi cho các khu vực lập kế hoạch và kiểm soát khác để cải thiện việc ra quyết định của họ Để phân biệt giữa các lịch trình và chọn ra cái tốt nhất, phải có một số thước đo về tính hiệu quả, như trong các lĩnh vực khác muốn “tối ưu hóa”, nhờ đó có thể so sánh các giải pháp khác nhau Một số thước đo thứ cấp về tính hiệu quả, có tính đến một số khía cạnh của vấn đề tổng thể hoặc tập trung vào các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả tổng thể:
Giảm thiểu thời gian sử dụng cơ sở vật chất;
Giảm thiểu tổng thời gian nhàn rỗi;
Giảm thiểu tổng thời gian chờ của sản phẩm;
Giảm thiểu tổng độ trễ, tức là thời gian cần thiết để hoàn thành sản phẩm sau khi đến hạn giao hàng Trong một số trường hợp, có thể muốn cung cấp độ trễ với trọng số khác nhau mà phải trả cho độ trễ của sản phầm khác nhau hoặc tương ứng với mức độ quan trọng khác nhau của việc hoàn thành các sản phẩm khác nhau đúng thời hạn
Hình 2.1 Đồ thị dòng thông tin trong một hệ thống sản xuất
2.1.2 Bản chất và vai trò của điều độ sản xuất Điều độ sản xuất là khâu tổ chức, chỉ đạo triển khai hệ thống tổ chức sản xuất đã được thiết kế, nhằm biến các mục tiêu dự kiến và kế hoạch sản xuất sản phẩm và dịch vụ thành hiện thực Vì vậy, kết quả của điều độ sản xuất phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của hoạt động thiết kế và hoạch định hệ thống sản xuất, đặc biệt là các khâu như dự báo, thiết kế sản phẩm, lựa chọn và thiết kế quá trình, đào tạo công nhân
Bản chất của điều độ sản xuất là toàn bộ các hoạt động xây dựng lịch trình sản xuất, điều phối, phân giao công việc cho từng người, từng nhóm người, từng máy và sắp xếp thứ tự các công việc ở từng nơi làm việc nhằm đảo bảo hoàn thành đúng tiến độ đã xác định trong lịch trình sản xuất trên cơ sở sử dụng có hiệu quả khả năng sản xuất hiện có của doanh nghiệp Điều độ sản xuất phải giải quyết tổng hợp các mục tiêu trái ngược nhau như giảm thiểu thời gian chờ đợi của khách hàng, chi phí dự trữ, thời gian sản xuất, đồng thời với sử dụng có hiệu quả các nguồn lục hiện có của doanh nghiệp
Nhiệm vụ chủ yếu của điều độ sản xuất là lựa chọn phương án tổ chức , triển khai kế hoạch sản xuất đã đề ra nhằm khai thác, sử dụng tốt nhất khả năng sản xuất hiện có của doanh nghiệp, giảm thiểu thời gian chờ đợi vô ích của công nhân, máy móc thiết bị và lượng dự trữ trên cơ sở đáp ứng đầy đủ, kịp thời nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ với chi phí thấp nhất
Quá trình điều độ sản xuất gồm các nội dung chủ yếu sau (Hình 2.1):
Xây dựng lịch trình sản xuất, bao gồm các công việc chủ yếu là xác định số lượng và khối lượng công việc, tổng thời gian hoàn thành tất cả các công việc, thời điểm bắt đầu và kết thúc của từng công việc, cũng như thứ tự thực hiện các công việc;
Dự tính số lượng máy móc thiết bị, nguyên liệu và lao động cần thiết để hoàn thành khối lượng sản phẩm hoặc các công việc đã đưa ra trong lịch trình sản xuất;
Điều phối, phân giao công việc và thời gian phải hoàn thành trong những khoảng thời gian nhất định cho từng bộ phận, từng người, từng máy …
Sắp xếp thứ tự các công việc trên các máy và nơi làm việc nhằm giảm thiểu thời gian ngừng máy và chờ đợi quá trình chế biến sản phẩm;
Theo dõi, phát hiện những biến động ngoài dự kiến có nguy cơ dẫn đến không hoàn thành lịch trình sản xuất hoặc những hoạt động lãng phí làm tăng chi phí, đẩy giá thành sản phẩm lên cao, từ đó đề xuất những biện pháp điều chỉnh kịp thời
2.1.3 Đặc điểm của điều độ sản xuất trong các hệ thống sản xuất khác nhau
Khi tổ chức, triển khai điều độ sản xuất, cần tính tới các nhân tố khác nhau Một trong những nhân tố có tầm quan trọng hàng đầu là loại quá trình sản xuất Cách thức bố trí sản xuất và dây chuyền công nghệ trong phân xưởng là nhân tố tác động lớn nhất, mạnh mẽ nhất chi phối công tác điều độ sản xuất
Hệ thống sản xuất khối lượng lớn và liên tục là hệ thống sản xuất mang tính dòng chảy, cân đối của toàn bộ dây chuyền nhằm sử dụng tốt nhất khả năng về máy móc thiết bị, lao động và vật liệu Trong quá trình xây dựng lịch trình sản xuất, phải cân nhắc, phân tích kỹ mối quan hệ chặt chẽ liên hoàn giữa nguyên liệu, lao động, quá trình, đầu ra và tiêu thụ Để điều hành hệ thống sản xuất này một cách có hiệu quả, cần phân tích đánh giá thận trọng các yếu tố sau:
Thiết kế sản phẩm và quy trình công nghệ;
Hoạt động bảo dưỡng và sửa chữa;
Những vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng;
Tính tin cây và đúng hạn của hệ thống cung ứng;
Chi phí và khả năng sản xuất của dây chuyền sản xuất
Trong hệ thống sản xuất gián đoạn, do đặc điểm sản xuất nhiều chủng loại, khối lượng sản xuất nhỏ, các công việc tại nơi làm việc thường xuyên thay đổi nên công tác điều độ sẽ khó khăn và phức tạp hơn Nội dung chủ yếu của quá trình điều độ sản xuất này tập trung vào xây dựng, chỉ đạo thực hiện lịch trình sản xuất, phân giao công việc cho nơi làm việc, người lao động và máy Mỗi hoạt động này đòi hỏi phải cân nhắc tới những yếu tố riêng biệt mang tính đặc thù Chẳng hạn, khi xây dựng lịch trình sản xuất, cần chú ý tới những vấn đề như:
Độ lớn của loạt sản xuất;
Thời gian thực hiện từng công việc;
Phân bố công việc giữa các nơi làm việc
Việc sắp xếp, phân giao công việc cho nơi làm việc, máy hoặc người lao động cần tính tới các yếu tố như:
Đặc điểm, tính chất công việc;
Những đòi hỏi về công nghệ;
Công dụng, tính năng của máy móc thiết bị và dây chuyền công nghệ;
Trình độ và khả năng của công nhân.
Mô hình điều độ Job-shop
Sản xuất gián đoạn Job-shop là một hình thức tổ chức sản xuất mà xử lý, gia công, chế biến một số lượng tương đối nhỏ sản phẩm mỗi loại, song số loại sản phẩm thì nhiều, đa dạng Loại hình này thường được sử dụng thiết bị vạn năng được lắp đặt theo các bộ phận chuyên môn hóa chức năng, ở đó tập hợp tất cả các máy móc, thiết bị có cùng chức năng, cùng nhiệm vụ, dòng di chuyển của sản phẩm phụ thuộc vào thứ tự các nguyên công cần thực hiện Trong dạng sản xuất này người ta bố trí các bộ phận theo nhiệm vụ , máy móc thiết bị có khả năng thực hiện nhiều công việc khác nhau, nó không phải để chuyên môn hóa cho một loại sản phẩm Vì vậy, tính linh hoạt của hệ thống sản xuất cao Nhược điểm là khó câng bằng các nhiệm vụ trong một quá trình sản xuất gián đoạn; năng suất của các máy không bằng nhau làm cho mức tồn động phế phẩm trong quá trình sản xuất tăng lên
Hình 2 2 Mô hình Job-shop
Trong bài toán job-shop, xét n công việc J 1 , J 2 ,…, J n với các thời gian xử lý khác nhau, các công việc này cần được lên lịch trên m máy có công suất xử lý khác nhau, đồng thời cố gắng giảm thiểu thời gian thực hiện - tổng thời lượng của lịch biểu (nghĩa là khi tất cả các công việc đã hoàn thành xử lý) Trong biến thể cụ thể được gọi là lập lịch Job-shop, mỗi công việc bao gồm một tập hợp các hoạt động O 1 ,
O 2 ,…, O n cần được xử lý theo một thứ tự cụ thể (được gọi là các ràng buộc ưu tiên) Mỗi nguyên công có một máy cụ thể cần được xử lý và chỉ có thể xử lý một thao tác trong một công việc tại một thời điểm nhất định Có một điểm cần lưu ý đó là sự linh hoạt trong mô hình Job-shop, nơi mỗi thao tác có thể được xử lý trên bất kỳ máy nào của quy trình sản xuất
Bài toán điều độ Job-shop có thể được xác định là việc chọn một chuỗi các hoạt động (tức là định tuyến quy trình) mà việc thực hiện của chúng dẫn đến việc hoàn thành các một đơn hàng và chỉ định thời gian (tức thời gian bắt đầu và kết thúc) cũng như tài nguyên cho mỗi hoạt động Bài toán điều độ đã được chia thành hai bước riêng biệt Lựa chọn định tuyến quy trình thường là sản phẩm điển hình của quá trình lập kế hoạch trong khi việc phân công thời gian và nguồn lực là mục đích điển hình của việc điều độ Thực tế, sự khác biệt giữa việc lập kế hoạch (planning) và điều độ (scheduling) có phần mờ nhạt hơn vì việc lựa chọn đính tuyến không thể được đưa ra một cách thuyết phục nếu không tạo ra một lịch trình đi kèm Khả năng chấp nhận của định tuyến quy trình phụ thuộc vào tính khả thi của mỗi hoạt động được lựa chọn và một hoạt động (operation) nhất định chỉ khả thi nếu các yêu cầu về nguồn lực hoặc thời gian cho mỗi hoạt động trong định tuyến, theo [12]
Bài toán điều độ Job-shop được mô tả là NP-hard [12] và nó đã là chủ đề của một lượng lớn tài liệu trong các lĩnh vực Nghiên cứu hoạt động Có nhiều phương pháp để giải bài toán Job-shop bằng luật phân việc một cách dễ dàng nhưng những luật phân việc này chỉ thích hợp với những bài toán nhỏ lẻ vì hiệu quả tối ưu cục bộ giảm khi số lượng công việc tăng Những bài toán lớn và phức tạp hơn sẽ phụ thuộc vào khả năng xử lý thông tin của máy tính, do đó cần phải sử dụng một thuật toán tối ưu hơn như Thuật toán di truyền để giải quyết vấn đề.
Bảo trì phòng ngừa và tác động đối với quá trình điều độ sản xuất
Bảo dưỡng phòng ngừa gồm các hoạt động bảo dưỡng góp phần kéo dài tuổi thọ của thiết bị; Các thông số kỹ thuật thiết bị đo đạc và ghi chép được giúp theo dõi tiến triển của các mòn hỏng của máy móc trong quá trình hoạt động để lập kế hoạch can thiệp trong kịp thời (trong khoảng thời gian mà sự mòn hỏng có thể phục hồi hay kiểm soát được) Bảo dưỡng phòng ngừa cần: các cuộc kiểm tra định kỳ được tổ chức; Thay thế các phụ tùng một cách có hệ thống; chuyên môn sâu; chỉ thay thế các bộ phận sau khi đã phân tích, đánh giá; bảo dưỡng dựa vào tình trạng thiết bị Do vậy, Bảo dưỡng bao gồm các công tác:
Theo sát sự phát triển quá trình mòn, hỏng của thiết bị dể dự đoán sự cố;
Lập kế hoạch bảo dưỡng, tính đến các yếu tố như: dự báo thời điểm xảy ra hỏng, mức độ sẵn sàng cho sản xuất của thiết bị; thời gian nhận được phụ tùng thay thế, mức độ sẵn sàng của các dụng cụ bảo dưỡng chuyên dụng, mức độ sẵn sàng của nguồn nhân lực bảo dưỡng;
Xác định tần suất kiểm tra và các hoạt động Bảo dưỡng Phòng ngừa khác nhờ vào biểu đồ Histogram, được xây dựng dựa trên phân tích những lần can thiệp bảo dưỡng trước;
Xác định các loại dụng cụ bảo dưỡng thích hợp và cần thiết cho công tác Bảo dưỡng phòng ngừa
Công tác bảo dưỡng cũng như hoạt động sản xuất của công ty thường ở thế bị động khi những sự cố hư hỏng thiết bị xảy ra, theo [13] Hư hỏng thiết bị đột ngột thường gây ra những thiệt hại: gián đoạn sản xuất, có thể làm trì hoãn thời gian giao hàng; Tăng tiêu hao nguyên, vậy liệu và năng lượng do tăng định mức tiêu thụ và do tỷ lệ sản phẩm hỏng tăng, tăng chi phí sản xuất; Giảm chất lượng sản phẩm; Tăng các nguy cơ về tai nạn lao động và làm giảm chất lượng môi trường làm việc; Nguy cơ phải thay mới thiết bị, thậm chí là dây chuyền sản xuất Chính vì thế “mục tiêu bảo dưỡng phòng ngừa là làm giảm tỷ lệ hư hỏng với mức chi phí tối thiểu”
Nhờ có Bảo dưỡng Phòng ngừa mà công tác bảo dưỡng có thể chuyển được sang
Mục tiêu của Bảo dưỡng phòng ngừa: Công ty nào cũng có mong muốn “sản xuất ra những sản phẩm với mức giá tối ưu” Do đó, Bảo dưỡng và cụ thể hơn là
Bảo dưỡng Phòng ngừa cần phải gắn liền với mục tiêu này Để đạt được mục tiêu này, Bảo dưỡng phòng ngừa phải tự đặt ra cho mình các mục tiêu sau:
Tăng tính tin cậy cho thiết bị;
Giảm số lần can thiệp bảo dưỡng do xảy ra các sự cố hỏng không lường trước;
Kéo dài tuổi thọ của thiết bị;
Nâng cao chất lượng sản phẩm;
Đảm bảo lịch và kế hoạch làm việc;
Giảm tần suất can thiệp bảo dưỡng;
Nâng cao tính an toàn cho người và thiết bị;
Cải thiện điều kiện làm việc và cả quan hệ làm việc (giữa bộ phận sản xuất và bảo dưỡng) trong công ty Đây là phương pháp bảo dưỡng hiện được áp dụng trong hầu hết các nhà máy, dây chuyền sản xuất ở Việt Nam (trừ một số ít các nhà máy mới xây dựng) Trên thế giới, phương pháp này đã được phát triển và phổ biến từ những năm 1950 Nội dung chủ yếu của phương pháp này là các máy móc thiết bị trong dây chuyền sản xuất sẽ được sữa chữa, thay thế định kỳ theo thời gian Mỗi khi dừng máy định kỳ để sữa chữa, bảo dưỡng các bộ phận, chi tiết máy sẽ được kiểm tra, cân chỉnh, phục hồi, nếu cần thiết sẽ được thay thế Sau mỗi đợt sửa chữa như vậy toàn bộ các thiết bị máy móc trong dây chuyền được coi như đã sẵn sàng cho đợt sản xuất mới
Về mặt lý thuyết, dường như đây là một phương pháp khá lý tưởng Tuy nhiên, trong thực tế phương pháp này vẫn bộc lộ nhiều nhược điểm:
Thứ nhất, là việc xác định các chu kỳ thời gian để dừng máy Do phân bố của các hư hỏng theo thời gian rất khách nhau nên việc xác định các chu kỳ sửa chữa thích hợp cho toàn bộ dây chuyền rất khó Nếu khoản thời gian giữa hai lần dừng máy dài, các hư hỏng có thể xuất hiện giữa hai lần dừng máy gây ra ngừng sản xuất bất thường Nếu khoảng thời gian giữa hai lần dừng máy ngắn, khối lượng sữa chữa thay thế lớn, một số chi tiết vẫn còn dùng được nhưng đến thời hạn vẫn phải thay thấy gây lãng phí
Thứ hai, do chủng loại máy móc thiết bị có bị hư hỏng cần sửa chữa bảo dưỡng trong mỗi đợt dừng máy của nhà máy thường rất đa dạng, khối lượng chi tiết máy thay thế , bố trí nhân lực, vật lực cho mỗi lần dừng máy là rất lớn nhưng thực tế các chi tiết cần sửa chữa lại không nhiều gây lãng phí
Thứ ba, các máy móc thiết bị có thể bị hư hỏng do sự bất cẩn của công nhân trong quá trình kiểm tra, bảo dưỡng Mốt số loại máy dễ bị hỏng, mòn hay giảm tuổi thọ do bị tháo ra lắp vào nhiều lần Thuật ngữ trong ngành bảo dưỡng gọi hiện tượng này là “bảo dưỡng quá mức”
Lợi ích/ ưu điểm của bảo trì phòng ngừa, theo [13]:
Nâng cao tuổi thọ của thiết bị: khi xây dựng và tuân thủ kế hoạch bảo trì định kỳ, thiết bị sẽ vận hành ổn định, thời gian sử dụng tăng cao và giảm thiểu thời gian dừng máy;
Giảm tiêu thụ nhiên liệu và năng lượng: Việc vệ sinh, tra dầu mỡ, thay thế phụ tùng thực hiện định kỳ giúp cho thiết bị hoạt động hiệu quả với hiệu suất tốt nhất, giúp cải thiện việc tiêu thụ nhiên liệu và năng lượng;
Giảm thiểu thời gian dừng máy: với việc lập kế hoạch bảo trì định kỳ hiệu quả, doanh nghiệp có thể tối ưu thời gian dừng máy để thực hiện công việc một cách phù hợp và khoa học, tranh thời gian dừng máy không cần thiết hoặc ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất;
Chủ động trong công tác chuẩn bị: doanh nghiệp chủ động chuẩn bị và phân bổ nguồn nhân lực, vật tư, công cụ, theo kế hoạch đã được lập trước đó;
Đảm bảo an toàn trong vận hành: Tai nạn lao động có thể xảy ra khi thiết bị gặp sự cố trong quá trình vận hành Bảo trì phòng ngừa làm tăng độ ổn định trong hoạt động của thiết bị, đồng thời góp phần cải thiện mức độ an toàn cho cán bộ vận hành;
Giải thuật di truyền
Giải thuật di truyền (Genetic Algorithm – GA) làm một phương pháp tối ưu hóa dựa trên cơ chế di truyền gen và tự nhiện lựa chọn Ưu điểm của Giải thuật di truyền là phù hợp với các bài toán tối ưu hóa tổ hợp, có khả năng xử lý không gian tìm kiếm lớn và không tuyến tính Nhược điểm là yêu cầu đặc trưng biểu diễn chất lượng và phương pháp lai ghép và đột biến phức tạp
Như trong hình 2.3, giải thuật di truyền được thực hiện qua bốn bước cơ bản sau:
1 Bắt đầu: Khai báo các tham số cho thuật toán;
2 Khởi tạo: Tạo ngẫu nhiên một quần thể gồm n nhiễm sắc thể ( n là lời giải cho bài toán);
3 Quần thể mới: Tạo ra một quần thể mới bằng cách lặp lại các bước sau cho đến khi quần thể mới hoàn thiện; a Thích nghi: Đánh giá độ thích nghi f(x) cho mỗi nhiễm sắc thể x trong quần thể; b Kiểm tra: Kiểm tra điều kiện kết thúc giải thuật; c Chọn lọc: Chọn hai các thể bố mẹ từ quần thể cũ theo độ thích nghi của chúng (cá thể có độ thích nghi càng cao thì càng có nhiều khả năng được chọn); d Lai ghép: Với một xác suất lai ghép được chọn, lai ghép hai cá thể bố mẹ để tạo ra một cá thể mới; e Đột biến: Với một xác suất đột biến được chọn, biến đổi cá thể mới;
4 Chọn kết quả: Nếu điều kiện dừng được thỏa mãn thì thuật toán kết thúc và trả về lời giải tốt nhất trong quần thể hiện tại
GAs có hai điều kiện dừng cơ bản:
(1) Dựa trên cấu trúc nhiễm sắc thể, kiểm soát số Gen được hội tụ, nếu số Gen hội tụ vượt quá số phần trăm (%) nào đó của tổng số Gen, việc tìm kiếm kết thúc
(2) Dựa trên ý nghĩa đặc biệt của một nhiễm sắc thể (NST), đo tiến bộ của giải thuật trong một số thế hệ cho trước, nếu tiến bộ này nhỏ hơn một hằng số ε xác định, việc tìm kiếm kết thúc
Hình 2.3 Sơ đồ tổng quan của giải thuật di truyền
PHÂN TÍCH VẤN ĐỀ, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT
Tổng quan về công ty
3.1.1 Giới thiệu về công ty
Tập đoàn X là nhà cung cấp giải pháp toàn diện cho nhu cầu sản xuất của khách hàng, sản xuất và phân phối hàng đầu các linh kiện tiêu chuẩn cho Tự động hóa Nhà máy, Khuôn dập và Khuôn nhựa Ngoài các linh kiện cho thiết bị sản xuất, công ty đã mở rộng phạm vi của mình sang các thiết bị điện tử, công cụ và vật tư tiêu hao bảo trì, sữa chữa và vận hàng Hoạt động kinh doanh của tập đoàn X bao gồm:
“Kinh doanh sản phẩm và giải pháp tự động hóa – Factory Automation
(FA) Business” chủ yếu xử lý các linh kiện được tiêu chuẩn hóa cho các linh kiện tự động hóa nhà máy và các ứng dụng khác;
“Kinh doanh linh kiện khuôn - Die Components Business” chủ yếu xử lý các linh kiện khuôn dập và khuôn nhựa dùng để chế tạo ô tô và các thiết bị điện tử;
“Kinh doanh biến thể và cửa hàng một điểm đến của liên minh mới - VONA (Variation& One-stop by New Alliance) Business” là một doanh nghiệp phân phối tương đối mới chuyên bán các sản phầm do bên thứ ba sản xuất cùng với các sản phẩm thương hiệu X Sản phẩm bán được qua nền tảng NOVA bao gồm các linh kiện cho thiết bị sản xuất, vật tư cho các hoạt động sản xuất và bảo trì, sữa chữa và vận hành
Công ty A được tập đoàn X thành lập tại Việt Nam vào tháng 7 năm 2016 Điều này cho phép cung cấp dịch vụ tốt hơn cho tất cả các khách hàng quan trọng của mình tại Việt Nam, giúp khách hàng rút ngắn thời gian giao hàng, nhận sản phẩm của họ để thiết kế, lắp ráp, bảo trì Tại công ty A, hỗ trợ các hoạt động sản xuất bằng cách cung cấp giá trị của sản phẩm chất lượng cao (Chất lượng), chi phí thấp (Chi phí) và giao hàng đáng tin cậy trong thời gian ngắn (Thời gian) Công ty liên tục cố gắng cải tiến các sản phẩm và dịch vụ của mình để phục vụ tốt hơn nhu cầu của khách hàng
Hình 3 1 Danh mục sản phẩm và giải pháp tự động hóa FA Ở các nhà máy tại Việt Nam, sản phẩm của công ty A bao gồm các loại sau:
Các linh kiện tiêu chuẩn cơ khí cho các nhà máy tự động hóa FA (Factory Automation);
Các linh kiện tiêu chuẩn cho khuôn ép (Press Die);
Các linh kiện tiêu chuẩn cho khuôn nhựa (Plastic Mold);
Điện tử, dụng cụ (tools) và MRO (Bảo trì, sửa chữa, vận hành);
Tại Việt Nam, công ty A kinh doanh 8000 sản phẩm (products), 3000 thương hiệu (brands), 110000 hàng tồn kho (stock items) – số liệu được cập nhật vào tháng 8/2020
Hình 3 2 Các sản phẩm của công ty A tại thị trường Việt Nam
Hình 3 3 Sản phẩm công ty tại Việt Nam
Các nhà máy của công ty tập trung sản xuất các kinh kiện trong khuôn mẫu, như được thể hiện trong hình 3.2 và hình 3.3
Hình 3 4 Đặc điểm chiến lược sản xuất – kinh doanh của công ty Đặc điểm về chiến lược kinh doanh của công ty là sản xuất hàng loạt các bán thành phẩm tại các nhà máy quy mô lớn và hoàn thiện quá trình xử lý cuối cùng những bộ phận này theo yêu cầu của khách hàng trên thị trường nơi chúng có nhu cầu sử dụng, xem ví dụ minh họa hình 3.4 Điều này tạo điều kiện cho việc giao hàng nhanh chóng, đáng tin cậy và chi phí thấp
3.1.2 Cơ cấu, sơ đồ tổ chức và quản lý của công ty
Hình 3 5 Sơ đồ tổ chức của công ty
Ban Giám đốc: gồm một Giám đốc và một Phó Giám đốc có nhiệm vụ phụ trách chung, quản lý về các hoạt động như đối ngoại, kinh doanh, tiêu thụ sản phẩm, trực tiếp chỉ đạo các bộ phận chuyên trách như kế toán, tài chính, kỹ thuật, hành chính nhân sự, kế hoạch kinh doanh
Phòng kế hoạch kinh doanh: có nhiệm vụ tham mưu cho Giám đốc tất cả các công tác kế hoạch, mua sắm vât tư và dự trữ hàng hóa, tổ chức kinh doanh và phân phối sản phẩm Ngoài ra, phòng kế hoạch kinh doanh còn có nhiệm vụ tổ chức thực hiện quá trình kế hoạch sản xuất, tiến độ sản xuất, hướng dẫn các bộ phận liên quan xây dựng kế hoạch, phân tích đánh giá tình hình triển khai kế hoạch Đồng thời, phòng còn đảm nhiệm hoạt động khảo sát thị trường để nắm các thông tin liên quan đến nhu cầu thị trường, thực hiện công tác quản lý bán hàng và hoạch định chiến lược sản phẩm Nhân sự bao gồm cả thủ kho và bộ phận bán hàng
Phòng tài chính, kế toán: thực hiện chức năng tham mưu, báo cáo cho Giám đốc tất cả các hoạt động liên quan đến quản lý tài chính, hình thức sử dụng vốn hiệu quả nhất
Phòng kỹ thuật – bảo trì: có nhiệm vụ quản lý toàn bộ kỹ thuật sản xuất, máy móc thiết bị, kiểm tra chất lượng sản phẩm, xây dựng các định mức tiêu hao nguyên nhiên liệu và năng lượng trong sản xuất
Phòng sản xuất: đảm nhiệm vai trò quản lý và kiểm soát sản xuất xác định lịch trình sản xuất, lên kế hoạch về nguồn lực, vật liệu và thiết bị để đảm bảo sự chuẩn bị cho quá trình sản xuất; theo dõi quá trình sản xuất hằng ngày, đảm bảo rằng mọi công đoạn diễn ra theo đúng kế hoạch, đảm bảo chất lượng sản phẩm thông qua việc thiết lập các tiêu chuẩn và quy trình kiểm soát chất lượng; phân công công việc và giám sát hoạt động của nhân viên trong phòng sản xuất, đào tạo và phát triển kỹ năng của nhân viên; nghiên cứu và áp dụng các phương pháp và công nghệ để tối ưu hóa quy trình sản xuất; tổ chức va phân tích dữ liệu để đánh giá hiệu suất sản xuất, lập báo cáo về số liệu sản xuất, chất lượng và hiệu suất lao động để hỗ trợ
Phòng xuất - nhập khẩu: có nhiệm vụ thực hiện các thủ tục xuất nhập khẩu hàng hóa, thủ tục thanh toán hàng , giao dịch đối ngoại, giao dịch vận chuyển, giao dịch ngân hàng, thuế Ngoài ra, còn có nhiệm vụ theo dõi điều tiết kế hoạch sản xuất, kế hoạch tiến độ sản xuất và giao hàng Cân đối nguyên phụ liệu cho sản xuất, phối hợp với phòng sản xuất đảm bảo cung ứng nguyên vật liệu sản xuất, thực hiện thanh toán chi phí vật tư với khách hàng, hải quan, cơ quan thuế xuất – nhập khẩu
Phòng hành chính - nhân sự: chịu trách nhiệm về quản lý và phát triển nguồn nhân lực của công ty Đồng thời phòng ban này sẽ trực tiếp giải quyết các vấn đề về hành chính văn phòng như quản lý hồ sơ, công tác lễ tân, công lương Tham mưu cho Ban Giám đốc vể tổ chức nhân sự công ty, tổ chức tuyển dụng nhân sự, soạn thảo các văn bản, hợp đồng kinh tế, lưu giữ hồ sơ, cơ sở dữ liệu, quản lý tài sản, thiết bị, giải quyết chế độ, chính xách cho nhân viên
Quy trình tổ chức sản xuất
Nhà máy sản xuất theo hai hình thức là sản xuất theo đơn đặt hàng (MTO - Make to Order) và sản xuất để lưu kho (MTS – Make to Stock) Khi nhận được đơn đặt hàng từ Bộ phận Kinh Doanh, sau đó Bộ phận Sản Xuất sẽ kiểm tra số lượng đang lưu kho đối với sản phẩm cần gia công
Trường hợp thứ nhất, nếu số lượng tồn kho đủ số lượng của đơn hàng thì sẽ tiến hành giao ngay cho nhà sản xuất, đồng thời sẽ gia công số đơn hàng để bù vào số lượng lưu kho;
Trường hợp thứ hai, nếu số lượng tồn kho không đủ số lượng theo đơn hàng thì sẽ tiến hành đưa ra lệnh sản xuất xuống phân xưởng sản xuất (tùy theo từng dòng sản phẩm mà sẽ được phân bổ về các phân xưởng cụ thể)
Quy trình gia công tổng quát của các chi tiết bao gồm các bước sau:
Tiếp nhận nguyên liệu và linh kiện: đây là bước đầu tiên, trong đó công ty tiếp nhận các nguyên liệu và linh kiện từ nhà cung cấp
Kiểm tra chất lượng ban đầu: Các linh kiện được kiểm tra để đảm bảo chất lượng và đáp ứng tiêu chuẩn yêu cầu
Gia công chính xác (CNC hoặc tiện): Các linh kiện có thể được gia công chính xác bằng máy CNC hoặc tiện, tùy thuộc vào đặc tính và yêu cầu của từng sản phẩm
Hàn và mài (nếu cần): Nếu có yêu cầu, các linh kiện có thể được hàn và mài để hoàn thiện chi tiết
Kiểm tra chất lượng cuối cùng: Các linh kiện được kiểm tra lại một lần nữa để đảm bảo chất lượng cuối cùng trước khi giao hàng cho khách hàng
Đóng gói và vận chuyển: Cuối cùng, các linh kiện được đóng gói và chuẩn bị cho quá trình vận chuyển đến khách hàng
Mỗi bước trong quy trình có thể thực hiện một hoặc nhiều lần, tùy thuộc vào số lượng và loại sản phẩm Đối với mỗi sản phẩm, các bước này sẽ diễn ra theo trình tự nhất định để đảm bảo chất lượng và hiệu suất sản xuất cao nhất
Tiếp nhận nguyên liệu và linh kiện từ nhà cung cấp
Kiểm tra chất lượng ban đầu
Kiểm tra chất lượng cuối cùng Hàn và mài (nếu cần) Đóng gói và vận chuyển Gia công chính xác (CNC hoặc tiện)
Hình 3 6 Quy trình gia công tổng quát của công ty A
3.2.3 Cách thức công ty đang điều độ
Theo thực tế quan sát và tìm hiểu, hiện tại công việc sắp xếp nguồn lực và thứ tự thực hiện các nguyên công trên các máy tại công ty phần lớn dựa trên kinh nghiệm của nhân viên quản lý và giám sát sản xuất Các công việc hầu hết được thực hiện theo kinh nghiệm của nhân viên quản lý sản xuất tại xưởng Do đó, thường xuyên xảy ra tình trạng không ước lượng chính xác thời gian giao hàng đáp ứng đúng tiến độ, đồng thời công nhân bị quá tải trong công việc do phải thường xuyên tăng ca, tác động tăng chi phí trong quá trình sản xuất
Cụ thể như trong hình 3.7 mô tả thời gian giao hàng đối với các sản phẩm Core Pin, dự kiến vào tháng 11 năm 2023 Tùy thuộc vào các thông số kỹ thuật như kích thước, hình dáng, xử lý bề mặt, dung sai hình học sẽ được phân loại thành các sản phẩm như Inlay core pin, coated one-step core pin Thời gian gia công tiêu chuẩn cho mỗi công đoạn đã được bộ phận kỹ thuật ban hành thông qua việc thử nghiệm trên các mẫu chạy thử, được trình bày điển hình như trong hình 3.8
Các ký hiệu mã công đoạn trong hình 3.8 mô tả các kích thước và hình dáng của sản phẩm, được gia công thông qua các máy với thời gian gia công tiêu chuẩn tương ứng Dựa trên thời gian gia công tiêu chuẩn của từng công đoạn mà có thể xác định được thời gian hoàn thành đơn
Thời hạn giao hàng (tuần)
Thời gian giao hàng Mã hàng Khách hàng
Precision tapperless two -step core pins (no draft angle core pins)
Coated one-step core pins
Coated one-step core pins
Free specified one-step core pins
Free specified one-step core pins
Hình 3 7 Đơn hàng của công ty (Nguồn Công ty)
STT Sản phẩm Tên công đoạn Mã công đoạn Mã máy
Giờ công tiêu chuẩn (pcs/ phút)
1 Precision tapperless two -step core pins
(no draft angle core pins)
Hình 3 8 Thời gian gia công của từng công đoạn qua các máy gia công đối với sản phẩm Precision tapperless two -step core pins (no draft angle core pins)
Dựa trên các dữ liệu như trong hình 3.7 và 3.8, có thể xác định được thời gian giao hàng đối với các đơn hàng trong hình 3.7 là 114400 phút (~80 ngày) Thời gian hoàn thành trên được điều độ dựa trên kinh nghiệm của nhân viên quản lý sản xuất Mặt khác, thời gian hoàn thành đơn hàng dự kiến trên còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguồn cung ứng vật tư, sự điều phối nhân lực cũng như độ tin cậy của máy móc Tuy nhiên, yếu tố cốt lõi là do chưa xem xét thận trọng đến kế hoạch bảo trì trong quá trình điều độ sản xuất Đồng thời, công nhân thường xuyên phải tăng ca dẫn đến hiệu suất sản xuất bị giảm, tăng chi phí do tăng ca để chạy tiến độ sản xuất Như trong hình 3.10 thể hiện chi phí phát sinh do tăng ca của công nhân qua các tháng trong năm 2023
Hình 3.9 mô tả lịch trình bảo trì phòng ngừa đối với các máy thuộc dòng sản phẩm Core Pin vào 11 năm 2023 Trong bảng lịch trình bảo trì gồm có mã máy, tên máy, nhiệm vụ bảo trì, chu kỳ bảo trì, thời gian bảo trì của từng tháng trong năm Dựa vào lịch trình bảo trì, xác định được thời gian dừng máy để thực hiện các hoạt động kiểm tra và bảo dưỡng máy móc thiết bị Thời gian thực hiện các nhiệm vụ bảo trì trên các máy được xác định trong kế hoạch bảo trì chi tiết, thời gian bảo trì cho mỗi máy thông thường nằm trong khoảng từ 4 đến 8 giờ
Hình 3 9 Lịch bảo trì phòng ngừa đối với các máy dòng sản phẩm Core Pin 2023
Việc xung đột giữa kế hoạch bảo trì phòng ngừa và lịch trình điều độ sản xuất gây ra giảm hiệu suất lao động, tăng chi phí và ảnh hưởng đến uy tín công ty
Do đó cần xây dựng mô hình điều độ sản xuất có sự xem xét đến yếu tố ràng buộc là kế hoạch bảo trì phòng ngừa của máy để tiết kiệm thời gian điều độ cũng như giảm các chi phí phát sinh do việc không đảm bảo độ tin cậy của máy móc thiết bị tác động đến công ty
Thời gian tăng ca tối thiểu (giờ)
Số công nhân đứng máy
Tổng chi phí cho mỗi giờ tăng ca
Tổng chi phí tăng ca (VNĐ)
Hình 3 10 Bảng chi phí tăng ca phát sinh khi có lịch dừng máy để bảo trì.
MÔ HÌNH HÓA BÀI TOÁN VÀ LỜI GIẢI
Xây dựng mô hình toán
Trong phạm vi đề tài này, tác giả xây dựng một mô hình điều độ công việc trong môi trường job-shop có xem xét đến kế hoạch bảo trì phòng ngừa Cụ thể, mô hình xem xét đưa ra quyết định cùng lúc hai vấn đề: lịch trình sản xuất và lịch trình bảo trì bảo dưỡng thiết bị Mục tiêu của bài toán là tối thiểu thời gian hoàn thành các đơn hàng Các giả thiết của mô hình được đề ra như sau:
Các giả thiết liên quan đến mô hình job-shop truyền thống:
Số lượng nguyên công của mỗi công việc là hữu hạn;
Thời gian xử lý mỗi nguyên công được xác định;
Trình tự gia công chuỗi nguyên công của một công việc được xác định;
Không xem xét chi phí thiết lập hoặc chi phí chậm trễ;
Một máy chỉ có thể xử lý một nguyên công tại một thời điểm;
Mỗi nguyên công chỉ được gia công trên mỗi máy nhiều nhất một lần
Các giả thiết liên quan đến kế hoạch bảo trì phòng ngừa:
Ở bước lập lịch trình sản xuất, chúng ta biết được một số máy móc thiết bị cần được bảo trì bảo dưỡng ở những mốc thời gian xác định, không được trễ hơn, để đảm bảo chúng vận hành ổn định và tin cậy;
Những mốc thời gian này dự kiến nằm trong khoảng thời gian mà lịch trình sản xuất được thực thi;
Thời gian bảo trì bảo dưỡng từng máy được biết trước và xác định;
Giả sử lực lượng bảo trì, và phụ tùng luôn sẵn sàng
Do đó, yêu cầu đặt ra cho người lập lịch trình sản xuất là phải xem xét các mốc thời gian bảo trì bảo dưỡng khi xây xây dựng lịch trình sản xuất để tránh xung đột giữa kế hoạch bảo trì và kế hoạch sản xuất, giảm thời gian chờ đợi do bảo trì hoặc do dừng máy ngoài kế hoạch
Xét một bài toán điều độ job-shop truyền thống với n công việc và m máy
Mỗi công việc được thực hiện bởi một số máy cho trước Quá trình thực hiện công việc j trên máy i, được ký hiệu là nguyên công (i, j) và có thời gian thực hiện là pij Mục tiêu của bài toán là cực tiểu makespan Cmax Mô hình được xây dựng dựa trên mô hình quy hoạch đứt quãng (Disjunctive Programming)
Về công việc bảo trì phòng ngừa, gọi quá trình thực hiện công việc bảo trì k cho máy i được ký hiệu là nguyên công (i, k) Công việc k chỉ được thực hiện duy nhất trên máy i Công việc bảo trì của từng máy được thực hiện độc lập Các ký hiệu của mô hình toán được mô tả như sau:
• A là tập hợp tất cả các ràng buộc về trình tự của công việc trên các máy;
• N là tập hợp gồm tất cả các nguyên công (i, j);
• Z là tập hợp các nguyên công bảo trì bảo dưỡng (i, z), trong đó z=1,…, n, tuy nhiên z#j
• Cmax là thời gian hoàn thành của công việc cuối cùng;
• diz là mốc thười gian trễ nhất mà công việc bảo trì z trên máy i phải hoàn thành
• yij là thời gian bắt đầu nguyên công (i, j);
• Cực tiểu Cmax: Min(Cmax) (1)
• Ràng buộc ykj − yij ≥ pij với tất cả (i, j) → (k, j) ∈ A (2) yij − yil ≥ pil hoặc yil − yij ≥ pij với tất cả (i, l) và (i, j), i = 1, , m (3)
Cmax − yij ≥ pij với tất cả (i, j) ∈ N (4) yiz + piz = ≤ diz với tất cả (i, z) ∈ Z (5) yij ≥ 0 với tất cả (i, j) ∈ N (6)
Diễn giải các các công thức :
• Ràng buộc (1) tối thiểu thời gian hoàn thành của công việc cuối cùng, bao gồm cả các công việc bảo trì;
• Ràng buộc (2) đảm bảo nguyên công (k, j) không thể bắt đầu trước khi nguyên công (i, j) hoàn tất nhằm đảm bảo trình tự gia công cho trước;
• Ràng buộc (3) tập ràng buộc này là tập ràng buộc đứt quãng (disjunctive) Tập ràng buộc này đảm bảo không thể có hai công việc được thực hiện trên một máy cùng một lúc;
• Ràng buộc (4) Cmax là thời gian dài nhất hoàn thành tất cả các công việc trên cùng 1 máy;
• Ràng buộc (5) đảm bảo nguyên công bảo trì (i,z) hoàn thành bằng hoặc sớm hơn mốc thời gian được quy định;
• Ràng buộc (6) đảm bảo rằng thời gian bắt đầu của mỗi công việc là bằng hoặc lớn hơn 0 Để giải bài toán trên, tác giả đề xuất sử dụng giải thuật di truyền Chi tiết về giải thuật được mô tả ở chương 2.
Ứng dụng giải thuật di truyền
Mỗi nhiễm sắc thể là một lời giải tiềm năng Hình 4.21 mô tả phương pháp mã hóa mỗi nhiễm sắc thể cho bài toán job-shop 2 công việc được gia công trên 2 máy Mỗi vector nhiễm sắc thể biểu diễn trình tự gia công các nguyên công của các công việc
Công việc 2 2 4 a Thời gian gia công
Công việc 2 Máy 2 Máy 1 b Trình tự gia công của từng công việc theo yêu cầu
1 2 2 1 c Cấu trúc một vector nhiễm sắc thể
Hình 4 1 Vi dụ về việc mã hóa NST
Thời gian 1 2 3 4 5 6 e Sơ đồ Gantt.
4.2.2 Cơ chế crossover và mutation
Crossover: lai ghép hai điểm (two-point crossover)
Trong lai ghép hai điểm, hai điểm trao đổi chéo được chọn ngẫu nhiên từ nhiễm sắc thể bố mẹ Các bit ở giữa hai điểm được hoán đổi giữa các nhiễm sắc thể bố mẹ
Hình 4 2 Ví dụ về lai ghép hai điểm
Sửa lỗi nhiễm sắc thể:
Sau bước crossover, một số nhiễm sắc thể sẽ bị lỗi do số lượt nguyên công của một công việc nào đó xuất hiện ít hoặc nhiều hơn quy định Ví dụ, ở kết quả crossover trên, hai nhiễm sắc thể thế hệ con đều bị lỗi Ở NST con số 1, số lượng nguyên công của công việc 1 vượt 1, số lượng nguyên công của công việc 2 lại bị giảm 1 so với quy định ban đầu lỗi trên xảy tương tự cho NST con số 2 Để chỉnh sửa lỗi trên, 1 trong những giải pháp đó là: (1) chọn ngẫu nhiên một bit tương ứng với công việc bị thừa nguyên công, (2) thay thế bit đó bằng một bit tương ứng với nguyên công tương ứng với công việc bị thiếu nguyên công, cụ thể được trình bày bên dưới
Hình 4 3 Ví dụ về lai ghép hai điểm
1 2 2 2 b Nhiễm sắc thể thế hệ con. a Nhiễm sắc thể bố mẹ (các bit nằm trong đoạn gene từ 1:3 được chọn để trao đổi):
Mutation: Hoán đổi đột biến (swap mutation)
Trong đột biến hoán đổi, chúng ta chọn ngẫu nhiên hai vị trí trên nhiễm sắc thể và trao đổi các giá trị Điều này phổ biến trong mã hóa dựa trên hoán vị
Hình 4 4 Ví dụ về đột biết hoán đổi
Lựa chọn cá thể cho thế hệ tiếp theo: phương pháp wheel selection
Phương pháp lựa chọn bánh xe roulette được sử dụng để chọn tất cả các cá thể cho thế hệ tiếp theo Đây là một phương pháp chọn lọc phổ biến được sử dụng trong thuật toán di truyền Bánh xe được chia thành n chiếc bánh, trong đó n là số lượng cá thể trong quần thể Mỗi cá nhân nhận được một phần của vòng tròn tỷ lệ thuận với giá trị hàm mục tiêu của nó
2 2 1 1 a Nhiễm sắc thể ban đầu. b Nhiễm sắc thể đột biến.
THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Mô tả bài toán điển hình
Nghiên cứu điển hình trong đề tài Luận Văn là bài toán điều độ thực tế trong công ty với ma trận 10x10 tính luôn các công việc bảo trì Bài toán mô tả công việc điều độ quá trình sản xuất của một sản phẩm “chốt lõi” (Core Pin) – một linh kiện trong một bộ khuôn mẫu Mỗi đơn hàng là một loại Core Pin, khác nhau về hình dáng, kích thước, dung sai hình học và có một định tuyến gia công riêng qua 10 máy
Hình 5 1 Kế hoạch đơn hàng Core Pin tháng 11/2023 (Nguồn:Công ty)
Cụ thể, như trong hình 5.1 gồm có bảy đơn hàng của sản phẩm Core Pin, trong đó về chi tiết sản phẩm sẽ được phân ra thành 4 nhóm sản phẩm là Free specified one-step core pins, Coated one-step core pins, Inlay core pins, Precision tapperless two-step core pins (no draft angle core pins) Thêm vào đó, trong từng nhóm sản phẩm sẽ tùy thuộc vào đặc điểm kỹ thuật sẽ được chia ra làm hai loại khác nhau Mỗi đơn hàng sẽ có lộ trình gia công đi qua các máy được mô tả trong hình 5.2 Từng công đoạn gia công sẽ có một thời gian gia công tương ứng
Hình 5 2 Các máy điển hình để gia công sản phẩm Core Pin (Nguồn:Công ty)
5.1.1 Trình tự gia công và thời gian gia công
Như đã nói ở trên, mỗi đơn hàng có một trình tự gia công riêng đi qua 10 máy khác nhau Mỗi công đoạn được ký hiệu bằng các mã hoặc số để có thể xác định được vị trí và công việc cần thực hiện đối với công đoạn đó
Hình 5 3 Các công đoạn gia công của từng đơn hàng (Nguồn:Công ty)
1 A-009 MOLD CORE PIN A CENTERLESS NISSEI SEIKI Core Pin
2 A-045 MOLD CORE PIN A SURFACE GRINDING MACHINE AMADA WASINO Core Pin
3 L-090 MOLD CORE PIN A CENTERLESS MICRON Core Pin
4 L-161 MOLD CORE PIN A JNC STAR Core Pin
5 L-408 MOLD CORE PIN A JNC STAR Core Pin
6 A-437 MOLD CORE PIN A TSUBASHITA AMADA WASINO Core Pin
7 A-474 MOLD CORE PIN A CENTERLESS NISSIN Core Pin
8 A-767 MOLD CORE PIN A SURFACE GRINDING MACHINE KURODA Core Pin
9 A-1630 MOLD CORE PIN A PMG JAGULAR Core Pin
10 A-1959 MOLD CORE PIN A PMG JAGULAR Core Pin
11 A-1883 MOLD CORE PIN A K1C SODICK Core Pin
Ví dụ trong hình 5.3, đối với đơn hàng đầu tiên sẽ có 7 công đoạn gia công gồm H-CBSZBBS 3.5 (công đoạn 1), 40 (công đoạn 2), P3.310 (công đoạn 3), F20.50 (công đoạn 4), Y31.00 (công đoạn 5), A2.50 (công đoạn 6) và V2.80 (công đoạn 7) Những công đoạn không gia công sẽ được ký hiệu là số 0 Tương tự như vậy đối với 6 đơn hàng còn lại trong hình 5.3
Việc sắp xếp trình tự các công đoạn trong đơn hàng được quy định bởi bộ phận kỹ thuật được thể hiện trong hình 5.4 Ví dụ đối với đơn hàng CPD-2D6- 64.00-F60.00-V3.30-S2.00-C0.5-B3.0 (đơn hàng thứ hai), trình tự gia công sẽ được theo thứ tự từ 1 đến 7, như vậy công đoạn đầu tiên sẽ được thực hiện trên máy số 2 và công đoạn thứ hai được thực hiện trên máy 1 Dựa trên từng công đoạn được tham khảo từ các đơn hàng trước đó sẽ ước lượng được thời gian gia công cho từng công đoạn, như được thể hiện trong hình 5.5 Đơn vị thời gian được tính trên thời gian gia công từng con hàng trên mỗi công đoạn, ta sử dụng đơn vị là phút Công ty hoạt động 7 ngày/ tuần, tổ chức sản xuất 3 ca làm việc (mỗi ca 8 giờ)
Hình 5 4 Trình tự gia công của các đơn hàng
Hình 5 5 Thời gian gia công cho từng đơn hàng
5.1.2 Các công việc bảo trì
Bảo trì và duy trì máy móc là yếu tố then chốt để tránh gián đoạn trong quy trình sản xuất Do đó, nhằm mục tiêu duy trì độ tin cậy, đảm bảo hiệu suất hoạt động của thiết bị đồng thời giảm thiểu sự cố đột ngột, không mong muốn trong quá trình vận hành, công ty hiện đang thực hiện chương trình bảo dưỡng định kỳ theo thời gian Việc bảo trì được thực hiện theo lịch trình cố định đã được lập kế hoạch trước đó Việc lập kế hoạch bảo trì dựa trên các thông số kỹ thuật ban đầu được cung cấp bởi nhà sản xuất chế tạo, sau đó bộ phận kỹ thuật – bảo trì sẽ phân tích, so sánh với điều kiện hoạt động thực tế của máy móc ở xưởng sản xuất để xây dựng một kế hoạch bảo trì để kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế các linh kiện theo thời gian định kỳ cho từng máy cụ thể
Thông qua lịch trình bảo trì có thể xác định được thời gian bảo trì gần nhất và thời gian bảo trì tiếp theo, giúp cho việc chuẩn bị các nguồn lực và vật tư tốt hơn, thuận tiện cho việc lập kế hoạch sản xuất Như trong hình 5.6, thể hiện một lịch trình bảo trì tổng thể các máy để sản xuất Core Pin trong năm 2023 Dựa vào lịch bảo trì ta có thể xác định được thời gian cần tiến hành bảo dưỡng các máy L-090, A-437, A-474, A-1959 trong tháng 11 với các chu kỳ bảo trì tương ứng là 5 tháng, 3 tháng, 4 tháng và 6 tháng Chi tiết từng công việc bảo trì cho từng máy được thể hiện như ví dụ trong hình 5.7 Lịch trình bảo trì này được đánh giá hàng năm bởi bộ phận kỹ thuật-bảo trì để xác định chu kỳ bảo trì tối ưu của từng nhiệm vụ bảo dưỡng như kiểm tra, bôi trơn, bảo dưỡng, thay thế linh kiện … nhằm tiết kiệm chi phí và độ tin cậy thiết bị
Về nguồn lực, bộ phận kỹ thuật - bảo trì với đội ngũ nhân lực gồm 25 người, được chia ra làm hai nhóm là nhóm bảo trì sửa chữa trực tiếp (15 người) luân phiên ba ca làm làm việc và nhóm bảo trì bảo dưỡng định kỳ (10 người) làm việc theo giờ hành chính (08h00 – 17h00) Nhóm bảo dưỡng định kỳ được chia thành hai tổ nhỏ, mỗi tổ có một nhóm trưởng có nhiệm vụ kiểm tra lịch bảo dưỡng và sắp xếp nguồn lực thực hiện nhiệm vụ bảo trì bảo dưỡng cho máy, thiết bị
Hình 5 6 Lịch bảo trì tổng thể các máy để sản xuất Core Pin trong năm 2023
Hình 5 7 Lịch bảo trì phòng ngừa điển hình của máy tiện A630
Trong hình 5.7 là một ví dụ điển hình của lịch trình bảo trì phòng ngừa của một máy tiện NC – một loại máy công cụ Các công việc, nhiệm vụ bảo trì được lên kế hoạch để thực hiện trong từng tháng cố định như trong hình 5.6, và phải được đảm bảo phải được thực hiện theo lịch trình bảo dưỡng định kỳ Tuy nhiên, có thể sớm hơn một vài ngày để linh hoạt với hoạt động sản xuất nhưng không được trễ hơn quá 7 ngày so với mốc thời gian trong lịch bảo trì bảo dưỡng Cụ thể trong hình 5.7, đối với máy A630 các nhiệm vụ bảo trì sẽ thực hiện thực hiện vào tháng 1 và tháng 7 và sẽ lặp lại với chu kỳ sáu tháng một lần trong năm, và các nhiệm vụ bảo trì đảm không được vượt quá thời gian bảo trì ở chu kỳ thứ nhất (tháng 1) 7 ngày 5.1.3 Tổng hợp dữ liệu
Từ các dữ liệu về các đơn hàng, công đoạn gia công và thời gian gia công cùng với các dữ liệu về lịch trình bảo trì phòng ngừa, sau khi tổng hơp thu được bộ dữ liệu tổng hợp cần thiết gồm trình tự gia công (hình 5.8), thời gian gia công (hình 5.9), các máy bảo trì trong thời điểm sản xuất linh kiện Core Pin trong tháng 11 để thực hiện điều độ Để thuận tiện cho việc theo dõi, ta quy ước các công đoạn được ký hiệu là O (Operation), J (công việc hay đơn hàng), chi tiết tham khảo bảng 5.1 và 5.2 bên dưới Các công việc bảo trì trên các máy 1, máy 2 và máy 3 sẽ là J8- Maintenance,
HẠNG MỤC BẢO TRÌ DỰ PHÒNG
ITEMS OF PREVENTIVE MAINTENANCE Đánh giá:
Tên máy NC LATHE A630 : Không có vấn đề (tốt)
Model FCL-200MC : Sử dụng được, tuy nhiên cần phải sửa chữa hoặc thay thế (trong vòng 1/2 năm)
Serial no A2080301 T : Hỏng hóc, cần phải sửa chữa ngay
Nhà sản xuất FOCUS (FALCON) Cột [ghi nhận] : Ghi lại hư hỏng, sửa chữa, đề xuất … (nếu có)
Người yêu cầu Engineering Manager
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kết quả Đánh giá Ghi nhận Ngày
Lệch trục Lệch bề mặt gá kẹp của Chuck 0.005/50 0.004 1/12/2023 rơ trục Đo độ rơ 0.001 1/12/2023 Độ chính xác chuck Chấu kẹp rơ, mài mòn 1/12/2023 Âm thanh/ chấn động khi quay Âm thanh lạ/ chấn động/ phát nhiệt 1/12/2023
Thay thế định kỳ Thay thế dây đai 1/12/2023 Độ đảo Bề mặt soft jaw 1/12/2023 Độ đảo Đầu -gốc trục kiểm 1/12/2023 Độ rơ chấu mềm Mòn soft jaw 1/12/2023
3 Đèn chiếu sáng Thay thế định kỳ N/A 1/12/2023
4 Vấn đề khác N/A N/A 1/12/2023 Đo độ chính xác khi định vị theo trục X +/- 0.002 0.001 1/12/2023 Đo độ chính xác khi định vị theo trục Z +/- 0.002 0.001 1/12/2023 Độ chính xác chuyển động Đo độ chính xác khi chuyển động theo trục X 0.01/ 100 0.002 1/12/2023
Backlash Đo độ chính xác khi chuyển động theo trục Z 0.01/ 100 0.002 1/12/2023
Bệ dao với trục X 0.05/ 40 1/12/2023 Đường tâm chi tiết với trục Z (**) 0.005/ 75 1/12/2023 Độ chính xác động
5 Độ chính xác các trục
STT Hạng mục Nội dung Chi tiết Tiêu chuẩn Tần suất
J9 – Maintenance và J10 – Maintenance tương ứng với thời gian cho các nhiệm vụ bảo trì là 5, 10 và 5
Bảng 5 1 Quy ước ký hiệu các công việc (đơn hàng) trong mô hình toán
STT Đơn hàng/ Công việc Ký hiệu
8 Công việc bảo trì cho máy 1 J8 - Maintenance
9 Công việc bảo trì cho máy 2 J9 - Maintenance
10 Công việc bảo trì cho máy 3 J10 - Maintenance
Bảng 5 2 Quy ước ký hiệu các công đoạn trong mô hình toán
STT Công đoạn Ký hiệu
Hình 5 8 Trình tự gia công sản xuất kết hợp các nhiệm vụ bảo trì
Hình 5 9 Thời gian gia công kết hợp thời gian thực hiện nhiệm vụ bảo trì
Hình 5 10 Nhập các dữ liệu sau khi tổng hợp vào Excel
Tập tin dữ liệu trong Excel gồm trình tự gia công, thời gian gia công kết hợp với nhiệm vụ và thời gian thực hiện nhiệm vụ bảo trì cho các máy được mô tả như trong hình 5.10 Sau đó sẽ triển khai chạy thực nghiệm đoạn code viết bằng ngôn ngữ Python mô hình hóa trên phần mềm Spyder (Python 3.11) để tìm ra lời giải khả thi.
Mô tả phương pháp thực nghiệm
Mục đích của nội dung thực nghiệm là tìm ra các tham số của giải thuật di truyền để tìm ra lời giải tốt nhất cho bài toán điều độ được xây dựng Trong phạm vi của thực nghiệm này, tác giả cố định các tham số: kích thước quần thể, tỷ lệ lựa chọn cá thể cho thế hệ tiếp theo, và số thế hệ Hai tham số còn lại là: tỷ lệ lai tạo và tỷ lệ đột biến được kiểm tra 3 mức độ cho mỗi tham số Ta có tổng cộng 3x3=9 cặp giá trị tỷ lệ lai tạo và tỷ lệ đột biến Mỗi cặp giá trị được chạy lặp lại 50 lần Chi tiết giá trị các tham số được mô tả trong bảng bên dưới
Bảng 5.2.1 Giá trị của các tham số của giải thuật di truyền
Tham số Mức 1 Mức 2 Mức 3
Kết quả thực nghiệm
Phân tích Factorial design được thực hiện trên phần mềm MiniTab và kết quả phân tích được thể hiện ở hình 5.13 Kết quả phân tích ANOVA cho thấy từng biến riêng biệt được khảo sát (crossover và mutation) không có ảnh hưởng đến giá trị hàm mục tiêu với mức độ tin cậy là 95% (p-value lần lượt là 0.746 và 0.146) Tuy nhiên, sự kết hợp của hai biến có ảnh hưởng đến giá trị hàm mục tiêu (p- value=0.005) Qua hai biểu đồ Main effects plot và Interaction plot cho thấy cặp giá trị (crossover rate; mutation rate) tốt nhất trong phạm vi thực nghiệm này là (0.8; 0.3) Vì vậy, tác giả đề xuất sử dụng cặp giá trị này cho giải thuật di truyền để sử dụng khi giải bài toán đã được xây dựng
Hình 5 12 Main effects plot for fitness
Hình 5 13 Interaction plot for fitness value
Dựa trên biểu đồ ở hình 5.14, Giá trị tối ưu của hàm mục tiêu (optimal value:100190; the elapsed time:195.60) khi chạy chương trình trên Spyder (Python 3.11) ứng với các giá trị population size = 100 ; crossover rate = 0.8; mutation rate
= 0.3 ; selection rate = 0.15 ; interation = 2000 Quan sát kết quả trên hình 5.14 , nhận thây rằng lời giải được cải thiện dần khi số lần khởi tạo càng lớn
Hình 5 14 Biểu đồ giá trị hàm mục tiêu makespan và số lần khởi tạo generation
Gantt Chart được xuất ra khi chạy chương trình trên Spyder (Python 3.11) ứng với các giá trị population size = 100 ; crossover rate = 0.8; mutation rate = 0.3 ; selection rate = 0.15 ; interation = 2000
Dựa vào biểu đồ Gantt trên hình 5.15, có thể kiểm tra được thứ tự gia công các công việc trên các máy, đồng thời cũng thể hiện trực quan được các công việc bảo trì được thực hiện trên các máy và thời gian bảo trì Chẳng hạn như đối với các nhiệm vụ bảo trì, thông qua biểu đồ Gantt ta xác định được rằng sau khi công đoạn
3 của đơn hàng J2 kết thúc sẽ có thể thực hiện nhiệm vụ bảo trì J10-maintenance trên máy số 3, sau khi J10-maintenance hoàn thành thì có thể thực hiện công đoạn 3 của đơn hàng J6 Tương tư như vậy đối với các nhiệm vụ bảo trì J8-maintenance và J9-maintenance Qua đó, nhân viên quản lý sản xuất và quản lý kỹ thuật có thể phối hợp để ra các quyết định liên quan
Hình 5 15 Biểu đồ Gantt sau khi thực hiện điều độ
